土壤有机质是表征土壤质量的重要指标,白浆土作为具有典型障碍层的土壤,其低有机质含量易对作物生长发育产生不良影响,明确不同有机物料深混对白浆土表层土壤有机质再分布的影响,可为东北农田白浆土构建适宜的耕层提供理论和技术参考.本研究在黑龙江省双鸭山市白浆土上进行了为期2年的定位试验,设置5种处理:深翻35 cm(T35)、秸秆深混35 cm(T35+S)、有机肥深混35 cm(T35+M)、秸秆搭配有机肥深混35 cm(T35+S+M),以农民常规措施(浅翻15 cm,CK)为对照.结果表明:有机物料深混35 cm还田处理(T35+S、T35+M和T35+S+M)可显著提升玉米产量,其中以T35+S+M处理对玉米产量的提升效果最显著,2年平均增产2934.76 kg·hm-2.与CK相比,T35处理耕层(0～15 cm)土壤有机质含量降低8.4％,而亚耕层(15～35 cm)土壤有机质含量增加7.6％,亚耕层土壤有机质丰富度指数增加17.5％.在深翻基础上有机物料还田可显著提升全耕层(0～35 cm)土壤有机质含量,全耕层土壤有机质转化率为16.3％～31.0％.与T35处理相比,T35+S处理耕层和亚耕层土壤有机质含量无显著增加,T35+M和T35+S+M处理耕层土壤有机质含量分别显著增加4.6％和6.9％,亚耕层土壤有机质含量分别显著增加11.2％和15.4％,亚耕层土壤有机质丰富度指数分别增加2.5％和5.1％.相关性分析表明,全耕层土壤有机质含量与玉米产量呈显著正相关,贡献率达17.5％.综上,有机肥或有机肥配合秸秆深混还田是培肥白浆土的有效措施,且主要是通过提升全耕层(0～35 cm)与亚耕层(15～35 cm)土壤有机质含量实现.

菌渣作为一种养分丰富的有机物料还田,可减少化肥施用,同时保持土壤肥力;而土壤微生物量碳、氮和可溶性碳、氮是土壤活性碳氮库的重要组成部分,其含量和比例变化对土壤肥力均具有重要作用.因此,探讨不同比例菌渣化肥配施对土壤微生物量碳、氮及可溶性碳、氮的影响,评价菌渣在优化土壤肥力方面的生态作用具有重要意义.在水稻田间定位试验条件下,设置3个化肥水平(C)0、50％、100％,菌渣相对用量(F)0、50％、100％,共9个处理,分析了各处理土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)和可溶性碳(DOC)、氮(DON)的变化特征,及其占土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的比例与相关关系.结果表明:菌渣化肥配施后,微生物量碳和可溶性碳、氮均在C100F50最高,微生物量氮在C50F100最高,与不施肥处理相比,分别显著增加了49.40％、43.65％、83.52％、207.19％;MBC/SOC和DOC/SOC均随着菌渣化肥配施量的增加而减少,MBN/TN和DON/TN均在C100F50最高.相关分析表明,MBC、DOC与SOC,MBN与TN均呈极显著正相关,DON和TN呈显著正相关.总体来讲,菌渣化肥配施能够显著提高土壤微生物量碳、氮和可溶性碳、氮含量,但不是随着用量的增加一直呈增加趋势,高量菌渣或者化肥下会有降低趋势;菌渣化肥配施降低了土壤微生物量和可溶性碳氮比,因此适宜的菌渣化肥配施是提高土壤有机碳周转速度、微生物活性及其氮素供应能力和有效性的最佳选择.

以水稻长期定位施肥试验土壤为研究对象,选取不施肥(CK)、化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(NPKS)、30％有机肥+70％化肥(LOM)和60％有机肥+40％化肥(HOM)5种处理,分析水稻分蘖旺期根际土和非根际土中氨基糖积累特征.结果表明:与CK和NPK处理相比,长期施用有机物料(NPKS、LOM、HOM)显著增加了水稻根际土和非根际土中有机碳、总氨基糖及其氨基单糖(胞壁酸、氨基葡萄糖和氨基半乳糖)含量.不同施肥处理下3种氨基单糖的积累规律不同,说明不同微生物对施肥处理的响应趋势和强度有所不同.受稻田翻耕等均匀化土壤的农事操作影响,各处理总氨基糖含量在根际土与非根际土间无显著差异.氨基糖碳对土壤有机碳积累的贡献范围为24.0～28.3 mg·g-1,且以NPKS处理最高,HOM和CK处理最低.真菌氨基葡萄糖/胞壁酸比值范围为24.4 ～ 36.6,说明该试验点所有处理的根际土与非根际土中有机质的降解与转化过程以真菌为主导,且与NPK和CK相比,NPKS处理的真菌参与度提高,而施用HOM处理的细菌参与度提高.

为研究EM 菌肥结合有机肥与秸秆覆草施用对桃园土壤理化性质及桃叶片光合特性的影响,在山东省临沂市一晚熟品种蜜桃桃园设置有机肥配施EM 菌肥( EM-O) 、秸秆配施EM 菌肥( EM-S) 和对照( CK) 三个处理,测定不同处理土壤容重、孔隙度、有机质含量、有效养分含量,分析各处理间桃叶片叶绿素a、叶绿素b 及总叶绿素含量的差异.结果表明: EM-O 和EM-S 处理显著提高了土壤有效氮、磷、钾及有机质含量,且EM-S 处理显著增加土壤毛管孔隙度; EM-S 处理显著提高桃叶片叶绿素a 的含量; 对土壤指标和植物光合特征指标间的多元逐步线性回归分析发现,桃叶片叶绿素a 含量、总叶绿素含量与土壤有效钾含量呈显著正相关.综上,有机物料配施EM 菌肥显著提高桃园土壤有效养分含量,尤其是10～20 cm 土层养分含量; 相对于有机质、有效氮和有效磷等养分,有效钾含量对桃叶片光合特性影响更大.

利用已设置14年的黑土成土母质(表层以下2.0～3.0 m深)培肥定位试验,研究不同农艺措施培肥后土壤肥力指标的变化特征,结合小麦盆栽耗竭试验评估土壤供肥能力,综合评价不同农艺措施对黑土母质培肥的效应.与初始母质相比,黑土母质培肥14年后,土壤总有机碳、全氮、团聚结构稳定性和其他养分含量均不同程度提高,土壤肥力水平的高低直接影响盆栽试验中土壤对小麦的供肥能力.主成分分析发现,母质经过14年的培肥,碳投入量较大的农田秸秆还田处理和苜蓿培肥处理与表层(0～20 cm)黑土更接近,其次是农田有机肥和自然草地培肥处理,农田单施化肥和不施肥处理培肥效果最差.14年连续的外源碳输入通过改善土壤团聚结构和进入土壤的碳分解转化,影响土壤的物理和生物化学性质,促进母质土壤肥力发育.农田秸秆还田、施用有机肥和种植苜蓿对黑土母质肥力提升效果最好,是保证黑土肥力和土壤培肥的有效措施,研究结果可为东北黑土区退化土壤培肥提供理论依据和指导.

为研究有机物料与化肥配合施用对华北潮土区小麦-玉米轮作体系下中小型土壤节肢动物群落结构的影响,在天津市宁河区试验基地设置5个不同施肥处理大田试验,分别为:单施化肥处理(A1),单施生物有机肥处理(A2),化肥与生物有机肥配施处理(A3),化肥与秸秆配施处理(A4),化肥-生物有机肥与秸秆配施处理(A5).结果 表明:整个调查期共获得各类中小型土壤节肢动物1237头,隶属4纲7目36科,真螨目和弹尾目在各处理中均为优势类群,其中真螨目全罗甲螨科(Perlohmanniidae)和弹尾目等节跳科(Isotomidae)为小麦季优势科,真螨目全罗甲螨科和杆棱甲螨科(Mochlozetidae)为玉米季优势科.小麦季,化肥-生物有机肥与秸秆还田(A5)处理的中小型土壤节肢动物总数和多样性指数(H)显著高于其他处理(P＜0.05).玉米季,各处理中小型土壤节肢动物总数变化为A5 =A4＞A2＞A3＞A1,A4处理的多样性指数、均匀度指数和丰富度指数与A1处理具有明显差异(P＜0.05).群落相似性指数分析表明,不同作物季不同施肥处理间土壤动物群落组成异质性较高,相似性系数较低.这表明施肥方式显著影响不同作物田中小型土壤节肢动物群落组成和结构,生物有机肥与秸秆的添加对其数量、多样性指数和丰富度指数的影响效果显著,其中化肥-生物有机肥与秸秆配施方式更有利于土壤动物群落结构的稳定.

有机物料还田是提升农田土壤有机碳、培肥土壤的重要措施.为探讨不同有机物料的还田效果,采用室外培养方法,研究了在等碳输入条件下,施用水稻秸秆、紫云英、生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭对洞庭湖双季稻区潮土有机碳和活性有机碳组分含量的影响.结果 表明:经过180 d的培养试验,与不施用有机物料相比,施用有机物料提高了土壤活性有机碳含量.生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭处理分别使土壤有机碳含量显著提升了26.1％、9.7％和30.7％,水稻秸秆和紫云英对土壤有机碳含量的提升效应在试验期间并不显著.水稻秸秆和紫云英还田更有利于土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的积累,猪粪更有利于土壤可溶性有机碳的积累,生物有机肥更有利于土壤微生物生物量碳和易氧化有机碳的积累,水稻秸秆生物炭则更有利于土壤微生物生物量碳和轻组有机碳的积累.与水稻秸秆还田相比,紫云英、生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭还田使土壤碳库管理指数分别提高了31.8％、111.6％、62.2％和50.7％.从土壤固碳和土壤碳库管理指数来看,生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭的还田效果优于水稻秸秆和紫云英还田.

有机物料还田是提高土壤肥力、改善土壤结构和增加作物产量的重要农艺措施之一.本研究通过分析有机物料深混还田构建肥沃耕层后土壤的有机质、速效养分含量和玉米产量,明确了黑土区不同土壤类型旱地土壤肥力指标和玉米产量对肥沃耕层构建方式的响应特征,以期为实现东北黑土区旱地保护性利用和农业可持续发展提供科学依据.采用小区试验与大区示范相结合的方式,在黑龙江省、吉林省和辽宁省选取9个生态类型区作为试验点,土壤类型包括黑土(中厚黑土和薄层黑土)、草甸土、黑钙土、白浆土、棕壤、暗棕壤和褐土.每个试验点均设置了玉米秸秆深混构建肥沃耕层(CFⅠ)、秸秆配合有机肥深混构建肥沃耕层(CFⅡ)和无有机物料还田(CK)3个处理.其中,CFⅠ、CFⅡ处理的小区试验和大区示范的秸秆还田量分别为10000 kg ·hm-2和全量还田,CFⅡ处理的有机肥施用量为30000 t ·hm-2;CFⅠ和CFⅡ处理中有机物料的还田深度均为0～35cm.结果表明:不同土壤类型旱地的土壤肥力差异较大,不同土层表现为亚耕层土壤肥力小于耕层土壤,其中暗棕壤和白浆土尤为突出;棕壤、褐土耕层和亚耕层的土壤肥力均偏低;黑土和草甸土的质地比较黏重和犁底层较厚.在试验时间为两年以上的5个试验点中,与CK相比,CFⅠ和CFⅡ处理耕层的土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量平均增加1.85 g ·kg--1、20.16 mg ·kg-1、1.56 mg ·kg-1和17.2 mg·kg-1,亚耕层较耕层增加了2.09 g· kg-1、12.06 mg · kg-1、2.18 mg · kg-1和3.84 mg · kg-1.与CK相比,CFⅠ处理显著增加了耕作层和亚耕层土壤有机质和速效磷含量,CFⅡ处理显著增加了耕作层和亚耕层的全部土壤肥力指标,说明肥沃耕层构建是提高土壤肥力的重要途径,其中玉米秸秆配施有机肥是快速提升土壤肥力的有效方法.受不同地区水热条件和土壤类型等的影响,不同试验区的玉米产量差异较大;不同处理间差异显著,表现为CFIl>CFⅠ>CK,说明肥沃耕层构建方式在不同生态类型区均能有效提高玉米产量.采用玉米秸秆或者玉米秸秆配合有机肥深混的肥沃耕层构建方式能够同步培肥耕层和亚耕层土壤,提高玉米产量.不同生态类型区应根据土壤类型、有机物料来源等采取相应的肥沃耕层构建方式,建议在有机肥源充足的区域,优先采用秸秆配合有机肥深混构建肥沃耕层.

为探讨外源有机物料在提升土壤有机碳和改良土壤肥力中的作用机理,依托中国农业科学院衡阳红壤实验站的长期定位试验,研究了冬种绿肥和秸秆还田模式(CK,冬闲;MV,冬种紫云英;S,早稻秸秆全量还田;DS,早、晚稻秸秆全量还田;SMV,冬种紫云英+早稻秸秆全量还田;DSMV,冬种紫云英+早、晚稻秸秆全量还田)对土壤团聚体和有机质官能团的影响.结果表明:双季稻土壤超大团聚体(＞2 mm)和大团聚体(0.25～2 mm)含量最多,为72.1％～81.8％,且两者中有机碳含量高达12.1～20.7 g·kg-1,占总有机碳的22.7％～59.0％.水稻土中有机物官能团以多糖为主,其次为脂肪碳和芳香碳,各官能团的丰度受紫云英种植和秸秆还田的影响.与其他处理相比,DSMV显著增加了水稻土中超大团聚体(＞2 mm)和大团聚体(0.25～2 mm)的含量,并促进了两种团聚体内芳香碳等惰性碳的积累.因此,DSMV更有利于土壤团聚体和有机质稳定性的提升,在实际农业生产中具有较大的应用潜力.

长期施肥可改变土壤肥力及微生物特性,间接改变土壤线虫群落组成.本研究旨在分析化肥减量配施有机物料对油菜地土壤线虫群落结构的影响及土壤线虫群落与土壤基本性质、胞外酶活性的相关性,探讨土壤线虫群落组成对农田土壤肥力响应的敏感性.试验共设置CK(不施肥)、CF(常量化肥)、RF(减施化肥)、RFS(减施化肥+秸秆全量还田)和RFMS(减施化肥+有机肥+秸秆全量还田)5个处理.结果 表明,在5个施肥处理中共鉴定出33属土壤线虫,食细菌线虫和植食性线虫在各处理中均为优势营养类群.不同处理的土壤线虫数量为RFMS＞RFS＞RF＞CF＞CK,其中RFMS和RFS处理显著高于其他处理(P＜0.05).与不施肥处理相比,单施化肥和配施有机物料可以增加食细菌线虫和杂食/捕食性线虫丰度,抑制植食性线虫的繁殖.从土壤线虫生态指数来看,RFMS处理的线虫瓦斯乐斯卡指数(WI)、自由生活线虫成熟度指数(MI)、结构指数(SI)、富集指数(EI)分别为1.42、1.35、67.3和70.94,均高于其他处理.相比CK处理,RFS和RFMS处理显著降低PPI/MI.相关性分析显示,土壤线虫数量、食细菌线虫与土壤有机质、全氮等土壤性质以及土壤胞外酶活性呈显著或极显著正相关;冗余分析表明,土壤全磷、有机质和全氮对线虫群落种属组成影响较大.因此,化肥减量配施有机物料在一定程度上有助于食微线虫的繁殖,提高线虫种类多样性,并能丰富土壤线虫食物网结构以降低其受干扰程度,是维持土壤生物健康的重要措施.